變頻器的分類(lèi)

（1） 按直流電源的性質(zhì)分類(lèi)

變頻器中間直流環(huán)節用于緩沖無(wú)功功率的儲能元件可以是由電容或是電感，據此變頻器可分成電壓型變頻器和電流型變頻器兩大類(lèi)。

電流型變頻器的特點(diǎn)是中間直流環(huán)節采用大電感作為儲能元件，無(wú)功功率將由該電感來(lái)緩沖。電流型變頻器的一個(gè)較突出的優(yōu)點(diǎn)是，當電動(dòng)機處于再生發(fā)電狀態(tài)是，回饋到直流側的再生電能可以方便地回饋交流電網(wǎng)，不需要在主電路內附加任何設備。電流型變頻器常用于頻繁急加減速的大容量電動(dòng)機的傳動(dòng)。在大容量風(fēng)機、泵類(lèi)節能調速中也有應用。

電壓變頻器的特點(diǎn)是中間直流環(huán)節的儲能元件采用大電容，用來(lái)緩沖負載的無(wú)功功率。對負載而言，變頻器是一個(gè)交流電壓源，在不超過(guò)容量限度的情況下，可以驅動(dòng)多臺電動(dòng)機并聯(lián)運行，具有不選擇負載的通用性。缺點(diǎn)是電動(dòng)機處于再生發(fā)電狀態(tài)時(shí)，回饋到直流側的無(wú)功能量難于回饋給交流電網(wǎng)。要實(shí)現這部分能量向電網(wǎng)的回饋，必須采用可逆變流器。

（2）按變換環(huán)節分類(lèi)

1）交-交變頻器

交-交變頻器是將工頻交流電直接變換成頻率電壓可調的交流電（轉換前后的相數相同），又稱(chēng)直接式變頻器。對于大容量、低轉速的交流調速系統，常采用晶閘管交一交直接變頻器直接驅動(dòng)低速電動(dòng)機，可以省去龐大的齒輪減速箱。

其缺點(diǎn)是：最高輸出頻率不超過(guò)電網(wǎng)頻率的l/3～1/2，且輸入功率因數較低，諧波電流含量大，諧波頻譜復雜，因此必須配置大容量的濾波和無(wú)功補償設備。

近年來(lái)，又出現了一種應用全控型開(kāi)關(guān)器件的矩陣式交一交變壓變頻器，采用PWM控制方式，可直接輸出變頻電壓。這種調速方法的主要優(yōu)點(diǎn)是：

① 輸出電壓和輸人電流的低次諧波含量都較小。

② 輸入功率因數可調。

③ 輸出頻率不受限制。

④ 能量可雙向流動(dòng)，可獲得四象限運行。

⑤ 可省去中間直流環(huán)節的電容元件。

2）交-直-交變頻器

交-直-交變頻器是先把工頻交流電通過(guò)整流器變成直流電，然后再把直流電變換成頻率電壓可調的交流電，又稱(chēng)間接式變頻器。把直流電逆變成交流電的環(huán)節較易控制，在頻率的調節范圍，以及改善變頻后電動(dòng)機的特性等方面，都具有明顯的優(yōu)勢。

由于其存在著(zhù)中間低壓環(huán)節，所以具有電流大、結構復雜、效率低、可靠性差等缺點(diǎn)。

（3）按輸出電壓調節方式分類(lèi)

變頻調速時(shí)，需要同時(shí)調節逆變器的輸出電壓和頻率，以保證電動(dòng)機主磁通的恒定。對輸出電壓的調節主要有PAM方式和PWM方式兩種。

1）PAM方式

脈沖幅值調制方式（PAM—Pulse Amplitude Modulation）是通過(guò)改變直流電壓的幅值進(jìn)行調壓的方式。在變頻器中，逆變器只負責調節輸出頻率，而輸出電壓的調節則由相控整流器或直流斬波器通過(guò)調節直流電壓實(shí)現。

此種方式下，系統低速運行時(shí)諧波與噪聲都比較大，所以當前幾乎不采用，只有與高速電動(dòng)機配套的高速變頻器中才采用。采用PAM調壓時(shí)，變頻器的輸出電壓波形如下圖所示。

2）PWM方式

脈沖寬度調制方式（PWM—Pulse Amplitude Modulation）。利用參考電壓波uR與載波三角波ut互相比較決定主開(kāi)關(guān)器件的導通時(shí)間而實(shí)現調壓，利用脈沖寬度的改變得到幅值不同的正弦基波電壓。這種參考信號為正弦波，輸出電壓平均值近似正弦波的PWM方式稱(chēng)為正弦PWM方式稱(chēng)為正弦PWM調制，簡(jiǎn)稱(chēng)SPWM（Sinusoidal Pulse Width Modulation）方式。

3）高載波變頻率的PWM方式

此種方式與上述PWM方式的區別僅在于其調制頻率有很大提高。主開(kāi)關(guān)器件的工作頻率較高，常采用IGBT或MPSFET為主開(kāi)關(guān)器件，開(kāi)關(guān)頻率可達10～20kHz，可以大幅度降低電動(dòng)機的噪聲，達到所謂“靜音”水平。圖4-3所示為以IGBT為逆變器開(kāi)關(guān)器件的變頻器主電路。

當前此種高載波變頻器已成為中小容量通用變頻器的主流，性能價(jià)格比亦能達到較滿(mǎn)意的水平。

（4）按控制方式分類(lèi)

1）U/f控制

U/f控制方式即壓頻比控制，它的基本特點(diǎn)是對變頻器輸出的電壓和頻率同時(shí)控制，通過(guò)保持U/f恒定使電動(dòng)機獲得所需要的轉矩特性。

U/f控制是轉速開(kāi)環(huán)控制，無(wú)需速度傳感器，控制電路簡(jiǎn)單，負載可以是通用標準異步電動(dòng)機，所以通用性好、經(jīng)濟性好，是目前通用變頻器產(chǎn)品中使用較多的一種控制方式。

2）轉差頻率控制

如果沒(méi)有任何附加措施，在U/f控制方式下，如果負載變化，轉速也會(huì )隨之變化，轉速的變化量與轉差綠成正比。

與U/f控制方式相比，其調速精度大為提高，但是使用速度傳感器求取轉差頻率，要針對具體電動(dòng)機的機械特性調整控制參數，因而這種控制方式的通用性較差。

3）矢量控制

所謂矢量控制是根據交流電動(dòng)機的動(dòng)態(tài)數學(xué)模型，利用坐標變換的手段，將交流電動(dòng)機的定子電流分解成磁場(chǎng)分量電流和轉矩分量電流，并分別加以控制。（5）按電壓等級分類(lèi)

變頻器按電壓等級分類(lèi)分為兩類(lèi)：

1）低壓型變頻器

變頻器電壓等級為380～460V，屬低壓型變頻器。常見(jiàn)的中小容量通用變頻器均屬此類(lèi)，

2）高壓大容量變頻器

通常高（中）壓（3、6、10KV等級）電動(dòng)機多采用變極或電動(dòng)機外配置機械減速方式調速，綜合性能不高，在此領(lǐng)域節能及提高調速性能潛力巨大。隨著(zhù)變頻技術(shù)的發(fā)展，高（中）壓變頻傳動(dòng)也成為自動(dòng)控制技術(shù)的熱點(diǎn)。

（6）按用途分類(lèi)

根據變頻器性能及應用范圍，可以將變頻器分為以下幾種類(lèi)型。

1）通用變頻器

顧名思義，通用變頻器的特點(diǎn)是其通用性，可以對通用標準異步電動(dòng)機傳動(dòng)，應用與工業(yè)生產(chǎn)及民用各個(gè)領(lǐng)域。隨著(zhù)變頻器技術(shù)的發(fā)展和市場(chǎng)需要的不斷擴大，通用變頻器也在朝著(zhù)兩個(gè)方向發(fā)展：低成本的簡(jiǎn)易型通用變頻器和高性能多功能的通用變頻器。

2）高性能專(zhuān)用變頻器

與通用變頻器相比，高性能專(zhuān)用變頻器基本上采用了矢量控制方式，而驅動(dòng)對象通常是變頻器廠(chǎng)家指定的專(zhuān)用電動(dòng)機，并且主要應用于對電動(dòng)機的控制能性要求比較高的系統。

例如，在專(zhuān)業(yè)來(lái)驅動(dòng)機床主軸的高性能變頻器中，為了便于數控裝置配合完成各種工作，變頻器的主電路、回饋制動(dòng)電路和各種接口電路等被做成一體，從而達到了縮小體積和降低成本的要求。而在纖維機械驅動(dòng)方面，為了便于大系統的維修保養，變頻器則采用了可以簡(jiǎn)單地進(jìn)行拆裝的盒式結構。

3）高頻變頻器

在超精密加工和高性能機械中，常常要用到高速電動(dòng)機。

如PAM控制方式的高速電動(dòng)機驅動(dòng)用變頻器。這類(lèi)變頻器的輸出頻率可以達到3kHz，在驅動(dòng)2極異步電動(dòng)機時(shí)，電動(dòng)機最高轉速可達到180000r/min。

4）小型變頻器

為適應現場(chǎng)總線(xiàn)控制技術(shù)的要求，變頻器必須小型化，與異步電機結合在一起，組成總線(xiàn)上一個(gè)執行單元。

例如安川公司上單的VS-mini-J7型變頻器，高度只有128mm，三墾公司的ES、EF、ET系列，也是這種小型變頻器。